一种植入式电刺激器、植入方法和电刺激装置

1.本发明涉及动物实验技术领域，尤其是涉及一种植入式电刺激器、植入方法和电刺激装置。


背景技术：

2.脊髓电刺激技术是目前针对脊髓损伤后神经病理性疼痛、运动障碍方面的前沿治疗技术，通过向脊髓神经施加特定参数的电刺激信号以实现镇痛、运动调控、促神经生长的作用。为更好研究电刺激在脊髓神经调控及脊髓损伤后疼痛及运动恢复中的作用，需要特殊设计适用于大鼠模型的脊髓电刺激装置；现有技术主要通过将电极放置于硬膜外，以施加电刺激信号，而通过施加特定频率及强度的电刺激信号以实现镇痛或促进运动恢复的目的。此外申请号为cn202122141779.7的专利公开了一种脊髓电刺激电极，包括电极头部和电极尾部，通过将电极固定于椎骨及椎旁肌肉以实现脊髓电刺激器的植入。
3.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：1.硬膜外电极可能存在占位效应，对脊髓产生压迫造成额外损伤，并且施加在背侧的电信号对脊髓前角运动神经元的覆盖效果差，在运动调控方面效率低下。2.椎骨及椎旁肌固定的脊髓电刺激器装置设计缺少植入方案，并且无法实现稳定的固定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种植入式电刺激装置及植入方法，至少解决现有技术中存在的对脊髓产生压迫造成额外损伤的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：根据本发明的一些实施例，一方面提供了一种植入式电刺激器的植入方法，包括：s1、获取麻醉后的大鼠；s2、逐层切开大鼠目标节段皮肤、皮下组织、肌肉至椎板，使椎板暴露于外部；s3、剥离椎旁肌，使棘突、横突、前关节突、后关节突暴露于外部；s4、磨除或咬除s3中所述的前关节突、后关节突，使关节形成骨质平台；s5、将钉体从s4所述的骨质平台植入，沿椎弓根方向倾斜的钻入椎骨至椎体内并固定；s6、当钻入钉体过程中若大鼠脊髓节段所调控区域出现明显运动刺激，需及时退出钉体并沿其他方向重新放置电极；s7、重复s5和s6，在多个目标部位分别置入钉体；s8、安装连接插头和导线，使钉体与程控电刺激发生器连接，所述程控电刺激发生器固定于肌肉、放置于皮下或固定在外部皮肤；s9、通过参数调节器依次调节置入钉体的刺激参数；
s10、逐层缝合s2中切开的术区伤口。
6.根据本发明一些实施例提供的一种植入式电刺激器的植入方法，当所述骨质平台的截面为冠状面时，所述钉体的植入方向偏向骨质平台内侧，所述钉体的轴线与所述椎骨的垂直轴形成20
°
夹角。
7.根据本发明一些实施例提供的一种植入式电刺激器的植入方法，当所述骨质平台的截面为矢状面时，所述钉体的植入方向为偏向前关节突的一侧，所述钉体的轴线与所述椎骨的垂直轴形成10
°
夹角。
8.根据本技术的一些实施例，另一方面，提供了一种植入式电刺激器，应用于所述的植入式电刺激器的植入方法，包括连接插头、钉把和钉体，所述连接插头与导线连接，所述钉把的顶部开设有缺口，所述连接插头通过所述钉把的缺口嵌入至所述钉把内，所述钉体嵌入至所述连接插头内。
9.根据本技术一些实施例提供的一种植入式电刺激器，所述钉体13的外壁设置有螺纹。
10.根据本技术一些实施例提供的一种植入式电刺激器，所述钉体包括连接接头和钉尖，所述连接接头和钉尖分别设置于所述钉体的两端，所述连接接头穿过所述钉把并延伸至所述连接插头内，所述钉尖能够嵌入至椎体内。
11.根据本技术的一些实施例，再一方面，还提供了一种电刺激装置，包括所述的植入式电刺激器，其特征在于，包括至少一个电刺激器、至少一根导线和程控电刺激发生器，所述电刺激器通过所述导线与所述程控电刺激发生器连接，所述电刺激器能够嵌入至椎体中并固定，所述程控电刺激发生器能够控制所述电刺激器对椎体进行电刺激。
12.根据本技术一些实施例提供的一种电刺激装置，所述程控电刺激发生器包括电源模块、电刺激发生模块和程序控制模块，所述电源模块向所述电刺激发生模块和程序控制模块供电，所述电刺激发生模块和程序控制模块电连接。
13.根据本技术一些实施例提供的一种电刺激装置，还包括参数调节器，所述参数调节器与程控电刺激发生器连接，所述参数调节器能够调节电刺激发生模块产生电刺激信号，电刺激发生模块可将电刺激信号，通过导线施加于所述电刺激发生器上。
14.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：能够将电刺激器植入椎骨内，提供了完整的结构及植入方法，具有更好的可操作性和对装置设计的指导意义，以钉体作为电极，钉体嵌入至椎体内，避免了硬膜外电极可能存在占位效应的问题，避免对脊髓产生压迫造成额外损伤，对脊髓前角运动神经元的覆盖效果更好，在运动调控方面效率更高。
15.提供了对椎骨及椎旁肌固定的脊髓电刺激器装置完整的植入方案，钉体能够嵌入至椎骨内，通过钉体能够使电刺激器稳定的固定在椎骨内。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明一些实施例的植入式电刺激器的正视图；图2是本发明一些实施例的植入式电刺激器的剖面图；图3是本发明一些实施例的植入式电刺激器在体轴位图；图4是本发明一些实施例的植入式电刺激器在体侧位图；图5是本发明一些实施例的多组植入式电刺激器在体俯视示意图；图6是本发明一些实施例的程控电刺激发生器内部电路元件示意图。
18.图中：1、电刺激器；11、连接插头；12、钉把；13、钉体；131、连接接头；132、钉尖；2、导线；3、程控电刺激发生器；31、电源模块；32、电刺激发生模块；321、第一电路板；322、电容；323、电阻；324、电感；33、程序控制模块；331、第二电路板；332、体内通信线圈；333、芯片；4、参数调节器；5、椎骨；51、棘突；52、横突；53、前关节突；54、后关节突；55、骨质平台；56、椎弓根；57、椎体；58、脊髓。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
20.根据本发明的一些实施例，一方面提供了一种植入式电刺激器的植入方法，包括：s1、获取麻醉后的大鼠；将麻醉后的大鼠放置于实验台上。
21.s2、逐层切开大鼠目标节段皮肤、皮下组织、肌肉至椎骨的椎板，使椎板暴露于外部。
22.s3、剥离椎旁肌，使棘突51、横突52、前关节突53、后关节突54暴露于外部。
23.s4、磨除或咬除s3中的前关节突53、后关节突54，使关节形成骨质平台55；具体的，植入电刺激器前需将所植入部位的前、后关节突关节用磨钻磨除，或用咬骨钳咬除，以形成骨质平台55。
24.s5、将钉体13从s4的骨质平台55植入，沿椎弓根56方向倾斜的钻入椎骨至椎体57内并固定；具体实施时，通过目标节段椎骨的椎弓根56结构，固定于椎体57中，以实现稳定的植入。
25.s6、当钻入钉体13过程中若大鼠脊髓58节段所调控区域出现明显运动刺激，需及时退出钉体并沿其他方向重新放置电极。
26.s7、重复s5和s6，在多个目标部位分别置入钉体13。
27.s8、安装连接插头和导线，使钉体与程控电刺激发生器连接，程控电刺激发生器固定于肌肉、放置于皮下或固定在外部皮肤。
28.s9、通过参数调节器依次调节置入钉体的刺激参数。
29.s10、逐层缝合s2中切开的术区伤口。
30.通过以上步骤能够将电刺激器完整的植入大鼠椎骨内，针对椎骨及椎旁肌固定的脊髓电刺激器装置提供了完整的植入方案，并且能够稳定的固定于大鼠体内，以钉体13作为电极对大鼠的脊髓实施电刺激。
31.优选的，如图3所示，从其中一个平面视角看，当骨质平台的截面为冠状面时，钉体
的植入方向偏向骨质平台内侧，钉体的轴线与椎骨的垂直轴形成20
°
夹角。
32.具体的，采用20
°
的倾角，目的是为了使钉体13能够通过椎弓根56结构顺利固定于椎体57，倾角过大容易损伤中间的脊髓神经，倾角过小容易穿出椎弓根骨质，无法顺利固定于椎体。
33.优选的，如图4所示，从另一个视角看，当骨质平台的截面为矢状面时，钉体的植入方向为偏向前关节突的一侧，钉体13的轴线与椎骨的垂直轴形成10
°
夹角。
34.具体的，采用10
°
倾角的目的是为了使钉体13能够通过椎弓根56结构顺利固定于椎体57，倾角过大或过小容易穿出骨质或损伤神经根结构。
35.一方面，本方案提供了一种植入式电刺激器，电刺激器1包括连接插头11、钉把12和钉体13，连接插头11与导线2连接，钉把12的顶部开设有缺口，连接插头11通过钉把12的缺口嵌入至钉把12内。
36.如图1-2所示，通过导线2与连接插头11连接，钉体13嵌入连接插头11内，钉体13的尾端嵌入至连接插头11内使钉体13通电，钉体13作为电极，对脊髓实施电刺激。连接插头11与螺钉钉体13尾部嵌合实现电导通。
37.进一步地，钉体13包括连接接头131和钉尖132，连接接头131和钉尖132分别设置于钉体13的两端，其中连接接头131的一端为尾端，连接接头131穿过钉把12并延伸至连接插头11内，钉尖132能够嵌入至椎体57内。
38.优选的，钉体13的外壁设置有螺纹，当钉体13嵌入至椎骨5内时，通过外部的螺纹能够在植入大鼠椎骨后实现稳定的固定，不易脱离。
39.另一方面，本发明还提供了一种电刺激装置，应用于的植入式电刺激器的植入方法，包括至少一个电刺激器1、至少一根导线2和程控电刺激发生器3，电刺激器1通过导线2与程控电刺激发生器3连接，电刺激器1能够嵌入至椎体57中并固定，程控电刺激发生器3能够控制电刺激器1对椎体进行电刺激。
40.具体实施时，如图1-6所示，电刺激器1嵌入至大鼠椎骨内，通过程控电刺激发生器3控制电刺激器1对椎骨内的脊髓进行电刺激。
41.其中，连接插头11与螺钉钉体13尾部嵌合还可实现重复插拔，便于更换和调节，尾部通过导线2连于程控电刺激发生器3及参数调节器4。
42.具体实施时，如图5所示，同一个程控电刺激发生器3能够通过多跟导线2与多个电刺激器1相连接，多个电刺激器1可实现多节段及双侧植入，多个电刺激器1组合形成电刺激系统，以实现更广泛和精准的电刺激覆盖，并增加局部刺激强度及工作效率，通过将电刺激系统整合在椎弓根56处的钉体13中，可在大鼠模型中实现电极的有效固定，提高电极的稳定性和持久性，钉体13作为电极，所植入的电极头端伸入脊髓腹侧的椎体57中，可更好覆盖脊髓58前角运动区，实现对运动功能的调节和测试，所植入电极不占据额外的椎管内空间，不会对脊髓58产生额外的占位效应，减少传统脊髓58电刺激疗法中电极对脊髓58的压迫。
43.优选的，程控电刺激发生器3包括电源模块31、电刺激发生模块32和程序控制模块33，电源模块31向电刺激发生模块32和程序控制模块33供电，电刺激发生模块32和程序控制模块33电连接。
44.具体实施时，电源模块31可实现为电刺激发生模块32和程序控制模块33供电的功能，可包括可充电式电源、体外实时供电式电源或不可充电式电源等任意一种供电方式，电
刺激发生模块32可实现提供特定参数的电刺激信号，并通过导线2连接于电刺激器1上，电刺激发生模块32具体包括第一电路板321、电容322、电阻323、电感324等电路元件，程序控制模块33可实现与参数调节器进行信息交换，达到通过参数调节器对程控电刺激发生器进行编辑调节，进而调节电刺激发生模块产生特定的电刺激信号，施加在目标区域。程序控制模块具体可包括第二电路板331、体内通信线圈332、芯片333、电容、电阻、电感等电路元件。
45.还包括参数调节器4，参数调节器4与程控电刺激发生器3连接，参数调节器4能够调节电刺激发生模块32产生特定的电刺激信号，电刺激发生模块32可将特定的电刺激信号，通过导线2施加于电刺激器1上。
46.具体实施时，程控电刺激发生器3能够通过电源模块31进行储能和供能，程序控制模块33能够与参数调节器4进行信息交换，便于通过参数调节器4监测和调控体内多个植入式的电刺激器1组成的电刺激系统的工作参数，包括频率、幅度、脉宽、电阻等，电刺激发生模块32能够依据程序提供特定参数的刺激信号，并通过连接导线2输送给电刺激器1，对脊髓58进行电刺激，参数调节器4也具有通信功能，兼具参数测定以及参数调节功能，能够与程控电刺激发生器3直接或远程连接，实时监测和调控体内电刺激系统的工作参数，包括频率、幅度、脉宽、电阻等，其中，程控电刺激发生器3和参数调节器4均为现有技术，不是本方案的主要创新点，任意一种能够实现以上功能的设备均可应用于本方案的电刺激装置中。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，
″
多个
″
的含义是两个或两个以上；术语
″
上
″
、
″
下
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
前端
″
、
″
后端
″
、
″
头部
″
、
″
尾部
″
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种植入式电刺激器的植入方法，其特征在于，包括：s1、获取麻醉后的大鼠；s2、逐层切开大鼠目标节段皮肤、皮下组织、肌肉至椎板，使椎板暴露于外部；s3、剥离椎旁肌，使棘突、横突、前关节突、后关节突暴露于外部；s4、磨除或咬除s3中所述的前关节突、后关节突，使关节形成骨质平台；s5、将钉体从s4所述的骨质平台植入，沿椎弓根方向倾斜的钻入椎骨至椎体内并固定；s6、当钻入钉体过程中若大鼠脊髓节段所调控区域出现明显运动刺激，需及时退出钉体并沿其他方向重新放置电极；s7、重复s5和s6，在多个目标部位分别置入钉体；s8、安装连接插头和导线，使钉体与程控电刺激发生器连接，所述程控电刺激发生器固定于肌肉、放置于皮下或固定在外部皮肤；s9、通过参数调节器依次调节置入钉体的刺激参数；s10、逐层缝合s2中切开的术区伤口。2.根据权利要求1所述的一种植入式电刺激器的植入方法，其特征在于，当所述骨质平台的截面为冠状面时，所述钉体的植入方向偏向骨质平台内侧，所述钉体的轴线与所述椎骨的垂直轴形成20
°
夹角。3.根据权利要求2所述的一种植入式电刺激器的植入方法，其特征在于，当所述骨质平台的截面为矢状面时，所述钉体的植入方向为偏向前关节突的一侧，所述钉体的轴线与所述椎骨的垂直轴形成10
°
夹角。4.一种植入式电刺激器，其特征在于，应用于权利要求1-3任意一项所述的植入式电刺激器的植入方法，包括连接插头、钉把和钉体，所述连接插头与导线连接，所述钉把的顶部开设有缺口，所述连接插头通过所述钉把的缺口嵌入至所述钉把内，所述钉体嵌入至所述连接插头内。5.根据权利要求4所述的一种植入式电刺激器，其特征在于，所述钉体13的外壁设置有螺纹。6.根据权利要求5所述的一种植入式电刺激器，其特征在于，所述钉体包括连接接头和钉尖，所述连接接头和钉尖分别设置于所述钉体的两端，所述连接接头穿过所述钉把并延伸至所述连接插头内，所述钉尖能够嵌入至椎体内。7.一种电刺激装置，包括权利要求4所述的植入式电刺激器，其特征在于，包括至少一个电刺激器、至少一根导线和程控电刺激发生器，所述电刺激器通过所述导线与所述程控电刺激发生器连接，所述电刺激器能够嵌入至椎体中并固定，所述程控电刺激发生器能够控制所述电刺激器对椎体进行电刺激。8.根据权利要求7所述的一种电刺激装置，其特征在于，所述程控电刺激发生器包括电源模块、电刺激发生模块和程序控制模块，所述电源模块向所述电刺激发生模块和程序控制模块供电，所述电刺激发生模块和程序控制模块电连接。9.根据权利要求8所述的一种电刺激装置，其特征在于，还包括参数调节器，所述参数调节器与程控电刺激发生器连接，所述参数调节器能够调节电刺激发生模块产生电刺激信号，电刺激发生模块可将电刺激信号，通过导线施加于所述电刺激发生器上。

技术总结
本发明涉及动物实验技术领域，提供了一种植入式电刺激器、植入方法和电刺激装置，包括步骤包括：切开大鼠目标节段皮肤至椎板，磨除或咬除前关节突和后关节突，使关节形成骨质平台，植入电刺激器等步骤，提供了电刺激器植入的完整方法，电刺激器包括连接插头、钉体等组件，钉体能够钻入至椎体内，电刺激装置还包括程控电刺激发生装置和参数调节器，配合程控电刺激发生装置和参数调节器对目标实施电刺激，能够在植入大鼠椎骨后实现稳定的固定，不易脱离，对脊髓前角运动神经元的覆盖效果更好，在运动调控方面效率更高。运动调控方面效率更高。运动调控方面效率更高。


技术研发人员：段婉茹 刘芃昊 陈烨 陈赞 马超
受保护的技术使用者：首都医科大学宣武医院
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/9/6